Серотонін у сироватці крові

Референтні значення (норма) концентрації серотоніну в сироватці крові у дорослих становлять 0,22-2,05 мкмоль/л (40-80 мкг/л); у цільній крові - 0,28-1,14 мкмоль/л (50-200 нг/мл).

Серотонін (окситриптамін) – це біогенний амін, який міститься переважно в тромбоцитах. У будь-який момент часу в організмі циркулює до 10 мг серотоніну. Від 80 до 95% загальної кількості серотоніну в організмі синтезується та зберігається в ентерохромафінних клітинах шлунково-кишкового тракту. Серотонін утворюється з триптофану в результаті декарбоксилювання. В ентерохромафінних клітинах шлунково-кишкового тракту більша частина серотоніну адсорбується тромбоцитами та потрапляє в кров. Цей амін локалізується у великих кількостях у ряді відділів мозку, багато його в опасистих клітинах шкіри, він міститься в багатьох внутрішніх органах, включаючи різні ендокринні залози.

Серотонін викликає агрегацію тромбоцитів та полімеризацію молекул фібрину; при тромбоцитопенії він може нормалізувати ретракцію тромбу. Він має стимулюючий вплив на гладку мускулатуру кровоносних судин, бронхіол та кишечника. Стимулюючи гладку мускулатуру, серотонін звужує бронхіоли, викликаючи посилення перистальтики кишечника, а вазоконстрикцією ниркової судинної мережі призводить до зниження діурезу. Дефіцит серотоніну лежить в основі функціональної кишкової непрохідності. Серотонін мозку має пригнічуючий вплив на функцію репродуктивної системи, що включає шишкоподібну залозу.

Найбільш вивченим шляхом метаболізму серотоніну є його перетворення на 5-гідроксиіндолуксусну кислоту моноаміноксидазою. Цей шлях метаболізує 20-52% серотоніну в організмі людини.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Захворювання та стани, при яких змінюється концентрація серотоніну в сироватці крові

Підвищений рівень серотоніну

• Метастази раку черевної порожнини.
• Медулярний рак щитоподібної залози.
• Демпінговий синдром.
• Гостра кишкова непрохідність.
• Кістозний фіброз.
• Інфаркт міокарда.

Карциноїдний синдром – рідкісне захворювання, спричинене підвищеною секрецією серотоніну карциноїдом, який у понад 95% випадків локалізується у шлунково-кишковому тракті ( апендикс – 45,9%, клубова кишка – 27,9%, пряма кишка – 16,7%), але може розташовуватися в легенях, сечовому міхурі тощо. Карциноїд розвивається з аргірофільних клітин кишкових крипт. Поряд із серотоніном, карциноїд виробляє гістамін, брадикінін та інші аміни, а також простагландини. Усі карциноїди є потенційно злоякісними. Ризик злоякісності зростає зі збільшенням розміру пухлини.

Концентрація серотоніну в крові при карциноїдному синдромі збільшується в 5-10 разів. У здорових людей на синтез серотоніну використовується лише 1% триптофану, тоді як у пацієнтів з карциноїдом - до 60%. Підвищений синтез серотоніну в пухлині призводить до зниження синтезу нікотинової кислоти та розвитку симптомів, специфічних для дефіциту вітаміну РР (пелагра). У сечі пацієнтів зі злоякісним карциноїдом виявляється велика кількість продуктів метаболізму серотоніну - 5-гідроксиіндолуксусної та 5-гідроксиіндолуксусної кислот. Екскреція 5-гідроксиіндолуксусної кислоти з сечею, що перевищує 785 мкмоль/добу (норма - 10,5-36,6 мкмоль/добу), вважається прогностично несприятливою ознакою. Після радикального хірургічного видалення карциноїду концентрація серотоніну в крові та екскреція продуктів його метаболізму з сечею нормалізуються. Відсутність нормалізації екскреції продуктів метаболізму серотоніну свідчить про те, що операція не була радикальною або про наявність метастазів. Деяке підвищення концентрації серотоніну в крові може також спостерігатися при інших захворюваннях шлунково-кишкового тракту.

Знижений рівень серотоніну

• синдром Дауна
• Нелікована фенілкетонурія

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Вплив серотоніну на метаболізм

При шоці значно зростає вміст серотоніну в усіх органах, при цьому порушується метаболізм аміну та збільшується вміст його метаболітів.

Механізми підвищення вмісту серотоніну та гістаміну в тканинах

Механізм	Фактори, що їх викликають
Дегрануляція тучних клітин, кишкових ентерохромафінних клітин; вивільнення амінів	Низькомолекулярні (моноаміни, діаміни, ароматичні аміни), високомолекулярні (отрути, токсини, комплекс антиген-антитіло, пептон, анафілактин) речовини
Інтенсифікація катаболізму, протеолізу, аутолізу	Зміна, надлишок глюкокортикоїдів, гормонів щитовидної залози, підвищення активності протеолітичних ферментів, гіпоксія
Підвищена активність мітохондріального триптофану та гістидиндекарбоксилази бактеріальної тканини	Надлишок мінералокортикоїдів, дефіцит глюкокортикоїдів, надлишок адреналіну та дефіцит норадреналіну
Знижена активність мітохондріальних моно- та діаміноксидаз	Надлишок кортикостероїдів, підвищена концентрація біогенних амінів (субстратне пригнічення), порушення кислотно-лужного балансу, гіпоксія, гіпотермія
Перерозподіл з депо	Порушення мікроциркуляції в шкірі, легенях, шлунково-кишковому тракті

Серотонін впливає на різні види метаболізму, але головним чином на біоенергетичні процеси, які значно порушуються при шоці. Серотонін викликає такі зміни вуглеводного обміну: підвищення активності фосфорилаз печінки, міокарда та скелетних м'язів, зниження вмісту в них глікогену, гіперглікемію, стимуляцію гліколізу, глюконеогенезу та окислення глюкози в пентозофосфатному циклі.

Серотонін підвищує напругу кисню в крові та його споживання тканинами. Залежно від концентрації він або пригнічує дихання та окисне фосфорилювання в мітохондріях серця та мозку, або стимулює їх. Значне (у 2-20 разів) збільшення вмісту серотоніну в тканинах призводить до зниження інтенсивності окисних процесів. У ряді органів (нирки та печінка), біоенергетичні процеси в яких найбільше порушені при шоці, вміст серотоніну особливо значно підвищується (у 16-24 рази). Вміст серотоніну в мозку підвищується меншою мірою (у 2-4 рази), а енергетичні процеси в ньому тривалий час залишаються на високому рівні. Вплив серотоніну на активність окремих ланок системи дихального ланцюга при шоці неоднаковий у різних органах. Якщо в мозку він підвищує активність NADH2 та знижує активність сукцинатдегідрогенази (SDH), то в печінці він підвищує активність SDH та цитохромоксидази. Механізм активації ферменту пояснюється впливом серотоніну на аденілатциклазу з подальшим утворенням цАМФ з АТФ. Вважається, що цАМФ є внутрішньоклітинним медіатором дії серотоніну. Вміст серотоніну в тканинах корелює з рівнем активності енергетичних ферментів (особливо з СДГ та печінковою АТФазою). Активація СДГ серотоніном при шоці має компенсаторний характер. Однак надмірне накопичення серотоніну призводить до того, що характер цього зв'язку стає зворотним, тоді як активність СДГ знижується. Обмеження використання бурштинової кислоти як продукту окислення значно виснажує енергетичні можливості нирок при шоці. У міру розвитку шоку з'являється зв'язок між кількістю серотоніну в нирках та активністю ЛДГ, це свідчить про перемикання активуючої дії серотоніну з використання сукцинату (за фізіологічних умов) на споживання лактату внаслідок гальмування СДГ, що є адаптивною реакцією.

Крім того, серотонін впливає на вміст та метаболізм пуринових нуклеотидів, підвищення рівня яких у мітохондріях стимулює швидкість обміну АТФ. Серотонін утворює з АТФ оборотно дисоціюючий міцелярний комплекс. Зниження вмісту серотоніну в клітинах корелює зі зниженням рівня АТФ у них.

Накопичення серотоніну під час шоку певною мірою пов'язане зі змінами вмісту АТФ. Водночас не можна виключати наявність інших форм внутрішньоклітинного зв'язку серотоніну з білками, ліпідами, полісахаридами та двовалентними катіонами, рівень яких у тканинах також змінюється під час шоку.

Участь серотоніну у внутрішньоклітинних енергетичних процесах полягає не лише в утворенні енергії, але й у її вивільненні за участю АТФ-гідролаз. Серотонін активує Mg-АТФазу. Підвищена активність АТФази мітохондрій печінки при шоці також може бути результатом підвищення рівня серотоніну.

Таким чином, накопичення серотоніну в тканинах організму під час шоку може активно впливати на метаболізм вуглеводів у гліколітичному та пентозному циклах, дихання та пов'язане з ним фосфорилювання, накопичення та використання енергії в клітинах. Молекулярний механізм дії серотоніну опосередковується рухом іонів вздовж мембрани.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Вплив серотоніну на функції органів

Дія серотоніну на системному рівні полягає в його специфічному впливі на функціональний стан багатьох органів. Внутрішньошлуночкове введення серотоніну в дозах, близьких до ударних, та внутрішньовенне введення b-окситриптофану (легко проникає через гематоенцефалічний бар'єр та перетворюється на серотонін у мозку) викликає фазові зміни біоелектричної активності мозку, характерні для реакції активації в корі, гіпоталамусі та мезенцефальній ретикулярній формації. Подібні зміни в мозку встановлені в динаміці розвитку шоку, що опосередковано вказує на значну роль серотоніну у зміні функції центральної нервової системи під час шоку. Серотонін бере участь у виникненні мембранного потенціалу та організації синаптичної передачі нервових імпульсів. Адаптація організму до екстремальних впливів супроводжується збільшенням вмісту серотоніну в мозку внаслідок збільшення потужності серотонінергічних нейронів. Збільшення вмісту серотоніну в гіпоталамусі активує нейросекрецію та посилює функцію гіпофіза. Однак значне накопичення серотоніну в мозку може відігравати важливу роль у розвитку його набряку.

Серотонін має значний багатогранний вплив на серцево-судинну систему. Великі дози (10 мг і більше) викликають зупинку серця у різних видів експериментальних тварин. Прямий вплив серотоніну на міокард викликає системну та коронарну гіпертензію, а також тяжкі порушення кровообігу в серцевому м'язі, що супроводжуються його некрозом («серотоніновий» інфаркт). При цьому зміни окисного та вуглеводно-фосфорного обміну міокарда близькі до тих, що відбуваються при порушеннях коронарного кровообігу. ЕКГ при шоці показує дуже значні зміни: збільшення з подальшим уповільненням частоти серцевих скорочень, екстрасистолію, поступове зміщення електричної осі серця вліво та деформацію шлуночкового комплексу, що може бути наслідком порушень коронарного кровообігу.

Вплив серотоніну на артеріальний тиск залежить від швидкості, дози та способу введення, а також від виду експериментальних тварин. Так, у котів, кроликів та щурів внутрішньовенне введення серотоніну в більшості випадків викликає гіпотензію. У людей та собак це ініціює фазові зміни: короткочасну гіпотензію, а потім гіпертензію та подальшу гіпотензію. Сонна артерія має високу чутливість навіть до малих доз серотоніну. Передбачається, що існує два типи рецепторів, через які пресорний та депресорний ефекти серотоніну опосередковуються парасимпатичною нервовою системою та сонним клубочком. Внутрішньовенне введення серотоніну в дозі, що приблизно відповідає його вмісту в об'ємі циркулюючої крові при шоці, викликає зниження системного артеріального тиску, серцевого викиду та периферичного судинного опору. Зменшення кількості серотоніну в стінці кишечника та тканинах легень, ймовірно, пов'язане з мобілізацією цього аміну з депо. Вплив серотоніну на органи дихання може бути як місцевим, так і рефлекторним, викликаючи бронхіолоспазм та почастішання дихання у щурів.

Нирки містять невелику кількість серотоніну, але його метаболізм суттєво змінюється під час їх ішемії. Великі дози серотоніну викликають стійкий патологічний спазм судин, ішемію, вогнища некрозу в кірковій речовині, запустіння, дегенерацію та некроз канальцевого апарату. Така морфологічна картина нагадує мікроскопічні зміни в нирках під час шоку. Значне (у 10-20 разів) та стійке підвищення рівня серотоніну в тканині нирок під час шоку може спричинити тривалий спазм їх судин. Особливо високий рівень серотоніну спостерігається під час дизуричних розладів. При гострій нирковій недостатності концентрація серотоніну в крові підвищується в стадії олігурії та анурії, починає знижуватися в період відновлення діурезу та нормалізується у фазі поліурії, а під час відновлення стає нижче фізіологічних значень. Серотонін знижує нирковий плазмотік, швидкість клубочкової фільтрації, діурез та екскрецію натрію та хлоридів із сечею. Механізм цих порушень зумовлений зниженням внутрішньоклубочкового гідростатичного тиску та фільтрації, а також збільшенням осмотичного градієнта вмісту натрію в мозковій речовині та дистальних канальцях, що призводить до посилення реабсорбції. Серотонін має важливе значення в механізмі ниркової недостатності при шоці.

Таким чином, помірне накопичення серотоніну в мозку та його центральний вплив при шоці можуть бути корисними, особливо з точки зору активації системи гіпоталамо-гіпофізарно-гіпофізарно-гонадной осі (ГГАС). Активацію енергетичних ферментів серотоніном також слід розглядати як позитивне, компенсаторне явище при шоці. Однак надмірно високе накопичення серотоніну в міокарді та нирках створює можливість прямого надмірного впливу аміну на коронарний та нирковий кровообіг, порушення його метаболізму та виникнення серцевої та ниркової недостатності.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]